氣缸的工作原理

氣缸工作原理及應用入門培訓Cylinderworkprincipleandapplication

InductionTrainingCylinderTrainingManual11/25課程目標通過學習,我們將：

理解常用氣缸基本組成部分及工作原理；理解常見SMC氣缸型號表達辦法;掌握氣缸常見故障判斷及基本維修技巧;

理解氣缸常見技術參數(shù)及選型要求22/25磁環(huán)活塞密封圈活塞桿密封圈缸體組成:缸體，活塞，密封圈，磁環(huán)（有sensor氣缸）原理:壓力空氣使活塞移動，通過變化進氣方向，變化活塞桿移動方向。失效形式:活塞卡死，不動作；氣缸無力，密封圈磨損，漏氣。

一般氣缸基本組成和原理:33/25典型氣缸構造和工作原理

一般雙作用氣缸1、3－緩沖柱塞2－活塞4－缸筒5－導向套6－防塵圈7－前端蓋8－氣口9－傳感器10－活塞桿11－耐磨環(huán)12－密封圈13－后端蓋14－緩沖節(jié)流閥以氣動系統(tǒng)中最常使用單活塞桿雙作用氣缸為例來說明，氣缸典型構造如下列圖1所示。它由缸筒、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。雙作用氣缸內(nèi)部被活塞提成兩個腔。有活塞桿腔稱為有桿腔，無活塞桿腔稱為無桿腔。

當從無桿腔輸入壓縮空氣時，有桿腔排氣，氣缸兩腔壓力差作用在活塞上所形成力克服阻力負載推進活塞運動，使活塞桿伸出；當有桿腔進氣，無桿腔排氣時，使活塞桿縮回。若有桿腔和無桿腔交替進氣和排氣，活塞實現(xiàn)往復直線運動。圖1氣缸基本組成部分及工作原理44/25機械接觸式無桿氣缸l－節(jié)流閥2－緩沖柱塞3－密封帶4－防塵不銹鋼帶5－活塞6－滑塊7－活塞架機械接觸式無桿氣缸，其構造如下列圖3所示。在氣缸缸管軸向開有一條槽，活塞與滑塊在槽上部移動。為了避免泄漏及防塵需要，在開口部采取聚氨脂密封帶和防塵不銹鋼帶固定在兩端缸蓋上，活塞架穿過槽，把活塞與滑塊連成一體。活塞與滑塊連接在一起，帶動固定在滑塊上執(zhí)行機構實現(xiàn)往復運動。這種氣缸特點是：1)與一般氣缸相比，在同樣行程下可縮小1/2安裝位置；2)不需設置防轉(zhuǎn)機構；3)適用于缸徑10～80mm，最大行程在缸徑≥40mm時可達7m；4)速度高，標準型可達0.1～0.5m/s；高速型可達成0.3～3.0m/s。其缺陷是：1)密封性能差，容易產(chǎn)生外泄漏。在使用三位閥時必須選用中壓式；2)受負載力小，為了增加負載能力，必須增加導向機構。機械接觸式無桿氣缸構造和工作原理氣缸基本組成部分及工作原理圖355/25氣缸基本組成部分及工作原理磁性無桿氣缸1－套筒2－外磁環(huán)3－外磁導板4－內(nèi)磁環(huán)5－內(nèi)磁導板6－壓蓋7－卡環(huán)8－活塞9－活塞軸10－緩沖柱塞11－氣缸筒12－端蓋13－進、排氣口活塞通過磁力帶動缸體外部移動體做同步移動，其構造如圖4所示。它工作原理是：在活塞上安裝一組高強磁性永久磁環(huán)，磁力線通過薄壁缸筒與套在外面另一組磁環(huán)作用，由于兩組磁環(huán)磁性相反，具有很強吸力。當活塞在缸筒內(nèi)被氣壓推進時，則在磁力作用下，帶動缸筒外磁環(huán)套一起移動。氣缸活塞推力必須與磁環(huán)吸力相適應。磁性無桿氣缸構造和工作原理圖466/25齒輪齒條式擺動氣缸1－齒條組件2－彈簧柱銷3－滑塊4－端蓋5－缸體6－軸承7－軸8－活塞9－齒輪齒輪齒條式擺動氣缸是通過連接在活塞上齒條使齒輪回轉(zhuǎn)一種擺動氣缸，其構造原理如下列圖7所示?；钊麅H作往復直線運動，摩擦損失少，齒輪傳動效率較高，此擺動氣缸效率可達成95%左右。齒輪齒條式擺動氣缸構造和工作原理氣缸基本組成部分及工作原理圖7單齒條式雙齒條式77/25單葉片式擺動氣缸構造原理如圖13－13所示。它是由葉片軸轉(zhuǎn)子（即輸出軸）、定子、缸體和前后端蓋等部分組成。定子和缸體固定在一起，葉片和轉(zhuǎn)子聯(lián)在一起。在定子上有兩條氣路，當左路進氣時，右路排氣，壓縮空氣推進葉片帶動轉(zhuǎn)子順時針擺動。反之，作逆時針擺動。葉片式擺動氣缸體積小，重量最輕，但制造精度要求高，密封困難，泄漏是較大，并且動密封接觸面積大，密封件摩擦阻力損失較大，輸出效率較低，不大于80%。因此，在應用上受到限制，一般只用在安裝位置受到限制場所，如夾具回轉(zhuǎn)，閥門開閉及工作臺轉(zhuǎn)位等。葉片式擺動氣缸和工作原理單葉片式擺動氣缸

1－葉片2－轉(zhuǎn)子3－定子4－缸體

氣缸基本組成部分及工作原理88/25氣缸基本組成部分及工作原理氣動手爪氣動手爪這種執(zhí)行元件是一種變型氣缸。它能夠用來抓取物體，實現(xiàn)機械手多種動作。在自動化系統(tǒng)中，氣動手爪常應用在搬運、傳送工件機構中抓取、拾放物體。氣動手爪有平行開合手指（如圖13－11所示）、肘節(jié)擺動開合手爪、有兩爪、三爪和四爪等類型，其中兩爪中有平開式和支點開閉式驅(qū)動方式有直線式和旋轉(zhuǎn)式。氣動手爪開閉一般是通過由氣缸活塞產(chǎn)生往復直線運動帶動與手爪相連曲柄連桿、滾輪或齒輪等機構，驅(qū)動各個手爪同步做開、閉運動。氣動手爪99/25薄膜氣缸構造和工作原理薄膜氣缸1－缸體

2－膜片3－膜盤

4－活塞桿下列圖2為膜片氣缸工作原理圖。膜片有平膜片和盤形膜片兩種一般用夾織物橡膠、鋼片或磷青銅片制成，厚度為5～6mm（有用1～2mm厚膜片）。下列圖2所示膜片氣缸功能類似于彈簧復位活塞式單作用氣缸，工作時，膜片在壓縮空氣作用下推進活塞桿運動。它長處是：構造簡單、緊湊、體積小、重量輕、密封性好、不易漏氣、加工簡單、成本低、無磨損件、維修方便等，適用于行程短場所。缺陷是行程短，一般不趁過50mm。平膜片行程更短，約為其直徑1/10。圖2氣缸基本組成部分及工作原理1010/25帶閥組合氣缸1－管接頭2－氣缸3－氣管4－電磁換向閥5－換向閥底板6－單向節(jié)流閥組合件7－密封圈。圖6帶閥組合氣缸構造和工作原理帶閥氣缸是由氣缸、換向閥和速度控制閥等組成一種組合式氣動執(zhí)行元件。如下列圖6所示,它省去了連接管道和管接頭，減少了能量損耗，具有構造緊湊，安裝方便等長處。帶閥氣缸閥有電控、氣控、機控和手控等多種控制方式。閥安裝形式有安裝在氣缸尾部、上部等幾個。如下列圖4所示，電磁換向閥安裝在氣缸上部，當有電信號時，則電磁閥被切換，輸出氣壓可直接控制氣缸動作氣缸基本組成部分及工作原理1111/25磁性開關氣缸

1－動作批示燈2－保護電路3－開關外殼4－導線5－活塞6－磁環(huán)7－缸筒8－舌簧開關磁性開關氣缸構造和工作原理磁性開關氣缸是指在氣缸活塞上安裝有磁環(huán)，在缸筒上直接安裝磁性開關，磁性開關用來檢測氣缸行程位置，控制氣缸往復運動。因此，就不需要在缸筒上安裝行程閥或行程開關來檢測氣缸活塞位置，也不需要在活塞桿上設置擋塊。其工作原理如下列圖5所示。它是在氣缸活塞上安裝永久磁環(huán)，在缸筒外殼上裝有舌簧開關。開關內(nèi)裝有舌簧片、保護電路和動作批示燈等，均用樹脂塑封在一種盒子內(nèi)。當裝有永久磁鐵活塞運動到舌簧片附近，磁力線通過舌簧片使其磁化，兩個簧片被吸引接觸，則開關接通。當永久磁鐵返回離開時，磁場削弱，兩簧片彈開，則開關斷開。由于開關接通或斷開，使電磁閥換向，從而實現(xiàn)氣缸往復運動。圖5氣缸基本組成部分及工作原理1212/25

SMC氣缸型號表達一般辦法內(nèi)置磁環(huán)無記號無內(nèi)置磁環(huán)D內(nèi)置磁環(huán)CQ2--DC-DA32200A73安裝形式記號安裝形式A兩端螺孔F桿側法蘭型G無桿側法蘭型L腳座型D雙耳環(huán)型缸徑32

32mm40

40mm50

50mm63

63mm80

80mm100

100mm配管方式無記號螺紋配管F*內(nèi)置快換接頭行程雙作用橡膠緩沖磁性開關型號無記號無磁性開關可選項無記號標準(桿端內(nèi)螺紋)M桿端外螺紋磁性開關個數(shù)無記號2個S1個N2個SMC薄型氣缸CQ2系列(32~100)SMC常見氣缸型號表達辦法1313/25軸承種類M滑動軸承L球軸承M20100Y59A行程磁性開關型號無記號無磁性開關磁性開關個數(shù)無記號2個S1個N2個SMC雙聯(lián)氣缸CXS系列(6~32)SMC常見氣缸型號表達辦法CXS缸徑SMC機械接合式無桿氣缸MY1B系列(10~100)集中配管型G標準型無記號接管形式25G300Z73行程無磁性開關無記號磁性開關型號2個N1個S2個無記號磁性開關個數(shù)MY1B缸徑LS基本型行程調(diào)整方式單側S*兩側無記號行程調(diào)整裝置數(shù)1414/25卡簧鉗,1500#砂紙,SMC氣缸潤滑油,清潔布,新氣缸密封圈.注意:由于氣缸有專用潤滑油,用其他潤滑油話,也許會縮短密封圈壽命,且不能正常工作.1500號砂紙卡簧鉗密封圈SMC潤滑油氣缸常見故障判斷及基本維修技巧

常用維修工具

1515/25好氣缸:用手緊緊堵住氣孔，然后用手拉活塞軸,拉時候有很大反向力，放時候活塞會自動彈回原位；拉出推桿再堵住氣孔，用手壓推桿時也有很大反向力，放時候活塞會自動彈回原位。壞氣缸:拉時候無阻力或力很小，放時候活塞無動作或動作無力遲緩,拉出時候有反向力但連續(xù)拉時候慢慢減??；壓時候沒有壓力或壓力很小，有壓力但越壓力越小。氣孔氣缸常見故障判斷及基本維修技巧常見故障判斷1616/251.找到與氣缸配套密封圈2.拆下外蓋3.拆下卡簧4.取出推桿5.拆下密封圈6.清潔所有部件，檢查磨損程度氣缸常見故障判斷及基本維修技巧

常見故障維修步驟1

1717/25假如有起槽部件，用砂紙磨光滑，避免漏氣和確保不會增加密封圈磨損。將新密封圈按正確方向安裝好，并在表面涂上潤滑油。氣缸常見故障判斷及基本維修技巧

常見故障維修步驟2

1818/25按拆步驟反過來裝好氣缸檢查氣缸密封性注意事項:

在拆開氣缸后，需要評定部件維修價值：假如推桿或缸體起槽太深，磨損很厲害,換了新密封圈也用不了很長時間推桿，缸體和密封圈座變形,不能維修。起槽氣缸常見故障判斷及基本維修技巧

常見故障維修步驟3

1919/25氣缸在動作過程中，不能將身體任何部分置于其行程范圍內(nèi)，以免受傷．在維修設備上氣缸時，必須先切除氣源，確保缸體內(nèi)氣體放空，直至設備處于靜止狀態(tài)方可作業(yè)．在維修氣缸結束后，應先檢查身體任何部分未置于其行程范圍內(nèi)，方可接通氣源試運行．接通氣源時，應先遲緩沖入部分氣體，使氣缸沖氣至原始位置，再插入接頭．氣缸常見故障判斷及基本維修技巧

氣動執(zhí)行元件維修注意事項

2020/25由于我們公司使用氣缸種類較多，品牌也不同樣，有些型號倉庫沒有密封圈備件，但同品牌有些是能夠通用，可參照下列參數(shù)：缸體直徑活塞直徑推桿直徑氣缸常見故障判斷及基本維修技巧

SMC密封圈識別要領2121/25氣缸常見技術參數(shù)11）氣缸輸出力氣缸理論輸出力設計計算與液壓缸類似，可參見液壓缸設計計算。如雙作用單活塞桿氣缸推力計算如下：理論推力（活塞桿伸出）Ft1＝A1p

理論拉力（活塞桿縮回）Ft2＝A2p

式中 Ft1、Ft2——氣缸理論輸出力（N）；A1、A2——無桿腔、有桿腔活塞面積（m2）；

p—氣缸工作壓力（Pa）。實際中，由于活塞等運動部件慣性力以及密封等部分摩擦力，活塞桿實際輸出力不大于理論推力，稱這個推力為氣缸實際輸出力。氣缸效率

是氣缸實際推力和理論推力比值，即

因此氣缸效率取決于密封種類，氣缸內(nèi)表面和活塞桿加工狀態(tài)及潤滑狀態(tài)。另外，氣缸運動速度、排氣腔壓力、外載荷情況及管道狀態(tài)等都會對效率產(chǎn)生一定影響氣缸常見技術參數(shù)及選型要求

2222/25氣缸常見技術參數(shù)及選型要求

氣缸常見技術參數(shù)22）負載率β

從對氣缸運行特性研究可知，要精確確定氣缸實際輸出力是困難。于是在研究氣缸性能和確定氣缸出力時，常用到負載率概念。氣缸負載率β定義為

氣缸實際負載是由實際工況所決定，若確定了氣缸負載率

，則由定義就能確定氣缸理論輸出力，從而能夠計算氣缸缸徑。對于阻性負載，如氣缸用作氣動夾具，負載不產(chǎn)生慣性力，一般選用負載率β為0.8；對于慣性負載，如氣缸用來推送工件，負載將產(chǎn)生慣性力，負載率β取值如下

β＜0.65當氣缸低速運動，v＜100mm/s時；

β＜0.5當氣缸中速運動，v＝100～500mm/s時；

β＜0.35當氣缸高速運動，v＞500mm/s時。3）氣缸耗氣量氣缸耗氣量是活塞每分鐘移動容積，稱這個容積為壓縮空氣耗氣量，一般情況下，氣缸耗氣量是指自由空氣耗氣量2323/254）氣缸特性氣缸特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。氣缸靜態(tài)特性是指與缸輸出力及耗氣量密切有關最低工作壓力、最高工作壓力、摩擦阻力等參數(shù)。氣缸動態(tài)特性是指在氣缸運動過程中氣缸兩腔內(nèi)空氣壓力，溫度，活塞速度、位移等參數(shù)隨時間變化情況。它能真實地反應氣缸工作性能。

氣缸技術參數(shù)31.氣缸選型步驟氣缸選型應根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸類型。下面以單活塞桿雙作用缸為例介紹氣缸選型步驟。（1）氣缸缸徑。根據(jù)氣缸負載力大小來確定氣缸輸出力，由此計算出氣缸缸徑。（2）氣缸行程。氣缸行程與使用場所和機構行程有關，但一般不選用滿行程。（3）氣缸強度和穩(wěn)定性計算（4）氣缸安裝形式。氣缸安裝形式根據(jù)安裝位置和使用目標等原因決定。一般情況下，采取固定式氣缸。在需要隨工作機構連續(xù)回轉(zhuǎn)時（如車床、磨床等），應選用回轉(zhuǎn)氣缸。在活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，